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Tipo: Dissertação
Título: Conversor CC-CC AGT-CCTE Bidirecional de Três Portas para Aplicação em Sistemas de Armazenamento com Energias Renováveis
Autor(es): Alencar, Juliana Carvalho de
Orientador: Bascopé, René Pastor Torrico
Coorientador: Kattel, Menaouar Berrehil El
Palavras-chave em português: Conversor CC-CC de três portas;Sistemas fotovoltaicos;Baterias de armazenamento;Amplo ganho de tensão (AGT)
Palavras-chave em inglês: Three-ports DC-DC converter;Photovoltaic systems;Storage batteries;Wide voltage gain
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2025
Citação: ALENCAR, Juliana Carvalho de. Conversor CC-CC AGT-CCTE Bidirecional de Três Portas para Aplicação em Sistemas de Armazenamento com Energias Renováveis. 2025. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: O presente trabalho propõe uma nova topologia de conversor CC-CC bidirecional com Amplo Ganho de Tensão (AGT), para integrar módulos fotovoltaicos e armazenadores de energia compostos por baterias. A topologia proposta possui três portas, sendo duas de fonte de alimentação (uma alimentada por baterias e outra por módulos fotovoltaicos) e uma terceira de carga (barramento de saída). Devido à sua característica bidirecional, um mesmo conversor permite que o fluxo de potência flua tanto das baterias e/ou módulos para a carga, quanto dos módulos para as baterias. Nesta dissertação são apresentadas as análises qualitativa e quantitativa para o conversor operando em Modo de Condução Contínua (MCC) para dois cenários de fluxo de potência e considerando diferentes valores de razão cíclica. O estudo teórico demonstrado foi validado através de simulação e testes práticos com a implementação de um protótipo, onde os resultados obtidos se mostram em conformidade com os valores de tensão e corrente calculados. Os principais destaques do conversor são: a operação do indutor com o dobro da frequência de comutação, o que reduz significativamente o tamanho do magnético e a ondulação da corrente de entrada; a possibilidade de aumento da tensão do barramento de carga pela alteração da relação de transformação; e o controle simplificado, devido à topologia fornecer naturalmente um balaceamento do fluxo de potência. O protótipo implementado apresenta as seguintes especificações e considerações nominais: barramento da bateria 48 V, barramento dos módulos fotovoltaicos 142 V, barramento da carga 250 V, potência de saída de 2 kW e frequência de comutação de 30 kHz.
Abstract: This study proposes a new bidirectional DC-DC converter topology with wide voltage gain, designed for integration into photovoltaic systems with battery energy storage. The proposed topology has three ports, two for the power supply (one powered by batteries and the other by photovoltaic modules) and a third for the load (output bus). Due to its bidirectional characteristics, the same converter facilitates power flow both from the batteries and/or modules to the load, as well as from the modules to the batteries. This thesis presents qualitative and quantitative analyses of the converter operating in Continuous Conduction Mode (CCM) for two power flow scenarios and considering different duty cycle values. The theoretical study demonstrated is validated through simulation and practical tests with the implementation of a prototype, where the results achieved are in conformity with the calculated voltage and current values. The main highlights include: operating the inductor at twice the switching frequency, markedly decreasing both the inductor’s size and the input current ripple; the potential to elevate the load bus voltage through adjustments to the transformation ratio; and the control process is simplified as the inherent topology facilitates natural balancing of power flow. The prototype implemented has the following specifications and nominal considerations: 48 V battery bus, 142 V photovoltaic module bus, 250 V load bus, 2 kW output power and 30 kHz switching frequency.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80724
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/3984356936229263
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/7624426021594800
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/8783500978890495
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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